世界轻型车油耗及温室气体排放法规对比分析_上_

环
２ ０ １ ６ 年乘用车及轻型卡车单车型燃料经济性 ａ ——燃料经济性目标最大值，ｍ ｐ ｇ ；
保
目标曲线。
ｂ ——燃料经济性目标最小值，ｍ ｐ ｇ ；
15
JIE NENG YU HUAN BAO
４５
ｃ ——燃料经济性目标线倾斜部分的斜率参数，
目标值（ｍｐｇ）
２０１６ ２０１５
的油耗和 Ｃ Ｏ ２ 排放有着直接的关系，因此本文将对 世界上主要国家和地区最新的轻型车油耗法规及
国政府的重视。２ ０ ０ ９ 年 ３ 月 ２ ３ 日，美国国家公路交 通安全管理局（Ｎ Ｈ Ｔ Ｓ Ａ ）发布更新了 ２ ０ １ １ 年的
Ｃ Ｏ ２ 排放法规进行统一的对比和分析。
ＣＡＦＥ 法规；２００９ 年 ９ 月 １５ 日，美国国家环保局（ＥＰＡ）
关键词：轻型车；燃料经济性；温室气体；排放
世界轻型车油耗
及温室气体排放法规对比分析 （上）
上世纪 ８ ０ 年代以来，全球范围的气候变化引起 从表 １ 中可以看出，Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 法规的实施使得轻
节
了世界各国的重视，原因是人类活动释放了大量温 型车的燃油经济性大大提高。仅在 １ ９ ７ ８ ～１ ９ ８ ５ 年，
３００
ＣＯ２（ｇ／ｍｉｌｅ）
２５０
２０１６
对于汽车制造商来说，某一年该企业的 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 值 必须满足当年该企业对应的 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 限值，否则将被处 以罚款。以乘用车为例，每低于限值 ０ ． １ ｍ ｐ ｇ ，将被 处以 ５ ． ５ 美元乘以该企业当年汽车总产量的罚款。 在 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 体系下，企业可以生产燃料经济性差 于单车目标值的车型，只要他们同时生产一些燃料
能 与
室气体（以 Ｃ Ｏ ２ 为主）。其中，汽车排放的 Ｃ Ｏ ２ 占 乘用车的燃油经济性就提高了近 ５ ３ ％ ，这使得美国
环
排放总量的 ７ ％ ，在汽车工业发达国家该比例可达 每年节省几百亿加仑的燃油。但是随着石油危机的
保 ３ ０ ％～４ ０ ％。另一方面，随着石油等不可再生资源的 缓解，法规中的燃油经济性限值不但没有提高，反
目标值 ＝ ｂ（ｘ＞ｈ） （５） 但是，美国为了对豪华车等高油耗车型进行惩
式中：ｘ 为脚印面积；ｌ 、ｈ 为常数。
罚，对于燃料经济性差于 ２ ２ ． ５ ｍ ｐ ｇ 的车型，在销售
节
１．２．２ ＣＡＦＥ 评价方法
给消费者时，将一次性征收油老虎税（Ｇ ａ ｓ Ｇ ｕ ｚ －
１９９１～１９９２
２０．２
１９８４
２７．０
１９９４
２０．５
１９８５
２７．５
２ ０ ０ １ ～２ ０ ０ ４
２０．７
１９８６～１９８８
２６．０
２００６
２１．６
１９８９
２６．５
２００８
２２．５
１９９０～２０１０
２７．５
２０１０
２３．５
2010.No.8·月刊
与美国国家公路交通安全管理局（Ｎ Ｈ Ｔ Ｓ Ａ ） 其中，２ ０ １ １ 年的乘用车及轻型卡车燃料经济性目标
16
生产量作为权重系数，乘以对应车型的燃油经济性
指标，求和之后再除以总的汽车产量，得到该公司
JIE NENG YU HUAN BAO
当年的 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 值，如公式（６ ）所示：
∑ Ｓｉ
Ｃ Ａ Ｆ Ｅ ＝ —ｉ ——
∑ Ｓｉ ｉ ＦＥｉ
（６）
式中：Ｃ Ａ Ｆ Ｅ ——企业平均燃料经济性；
燃料经济性（ｍ ｐ ｇ ） ２ ２ ． ５ ～２ １ ． ５ ２ １ ． ５ ～２ ０ ． ５ ２ ０ ． ５ ～１ ９ ． ５ １ ９ ． ５ ～１ ８ ． ５ １ ８ ． ５ ～１ ７ ． ５ １ ７ ． ５ ～１ ６ ． ５ １ ６ ． ５ ～１ ５ ． ５
２００ ３０
３５ ４０
４５ ５０ ５５
６０
６５
７０
脚印（ｆｔ２）
图 ４ ２０１２～２０１６ 年轻型卡车二氧化碳排放目标
经济性较好的车型，使得企业的 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 达标即可。 另外，美国在 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 及温室气体排放的评价体系中 建立了信用额的概念。信用额是指汽车企业在某一 年达到 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 或 Ｃ Ｏ ２ 限值之后的富余量，可以用于
表 １ 美国轻型车 ＣＡＦＥ 限值
乘用车
轻型货车
年份
平均燃油 经济性（ｍｐｇ ）
年份
平均燃油 经济性（ｍｐｇ ）
１９７８
１８．０
１９８２
１７．５
１９７９
１９．０
１９８４
２０．０
１９８０
２０．０
１９８６
２０．０
１９８１
２２．０
１９８７～１９８９
２０．５
１９８２
２４．０
１９９０
２０．０
１９８３
２６．０
表 ３ 参与计算
２．３ 罚款的计算
研
Ｊ Ａ Ｍ Ａ 代表）则承诺在 ２ ０ ０ ９ 年达到该目标。
新注册车型比例
汽车制造商每年的企
究
指令 ２ ０ ０ ９ ／ ４ ４ ３ ／ Ｅ Ｃ 作为欧洲第一个强制性控 制汽车 Ｃ Ｏ ２ 排放的法规可谓意义重大，对于控制欧
年 份 百分比（％ ） 业平均 Ｃ Ｏ ２ 排放必须达到
美国最新发布的轻型车燃料经济性与温室 气体排放法规中，Ｅ Ｐ Ａ 以清洁空气法（Ｃ Ａ Ａ ） 为框架，要求轻型车辆在 ２ ０ １ ６ 年达到平均 Ｃ Ｏ ２ 排放 ２ ５ ０ ｇ ／ ｍ ｉ ｌ ｅ 的水平；而 Ｎ Ｈ Ｔ Ｓ Ａ 以能源政 策和保护法（Ｅ Ｐ Ｃ Ａ ）为框架，要求轻型车辆在 ２０１６ 年达到 ３４．１ｍｐｇ 的平均燃料经济性。联合 制定新法规的目的是使制造商构建一个车队来 同时满足两个法规要求。
１ ３ ． ５ ～１ ２ ． ５
６４００
＜ １２．５
７７００
式（７ ）计算而来。其中，每个车型对应的燃料经济
性目标值由 １ ． ２ ． １ 所述公式及曲线获得。
∑ ∑ ＣＡＦＥＣＡＦＥｒｅｑｕｉｒｅｄ＝
ｉ Ｓｉ Ｓｉ
ｉ ＴＡＲＧＥＴｉ
（７）
２ 欧洲 ２．１ 欧洲 ＣＯ２ 排放法规沿革
２ ０ ０ ９ 年 ４ 月 ２ ３ 日，欧盟发布了减少乘用车 Ｃ Ｏ ２ 排放的指令—— ２ ０ ０ ９ ／ ４ ４ ３ ／ Ｅ Ｃ 。在此之前，欧洲只
研
郑天雷
究
（中国汽车技术研究中心 汽车标准化研究所，天津 ３００１６２）
探
讨
摘要：介绍主要国家和地区汽车油耗或 ＣＯ２ 排放法规。
美国最早创建了企业平均燃料经济性评价体系并取得
了显著效果；日本及欧洲的新法规中也引入了这一思
想。从法规水平上，欧洲和日本走在了世界的前列，中
国处于中游水平，而美国燃油经济新法规水平最低。
式中：Ｃ Ａ Ｆ Ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ——企业平均燃料经济性限 有油耗测量的试验方法法规，并没有控制汽车油耗
值；
或者温室气体排放的法规。１ ９ ９ ８ 年，欧盟曾经同汽
Ｔ Ａ Ｒ Ｇ Ｅ Ｔ ｉ ——第 ｉ 个车型对应的燃料经济 车制造商联合会达成了一项自愿协议，其目的是减
14
逐渐枯竭，能源问题逐渐凸显，降低汽车油耗也成 而有所降低，美国国会更是在 １ ９ ９ ６ 年冻结了 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ
了汽车行业的发展趋势。许多国家和地区的经验证 法规。
JIE NENG YU HUAN BAO
明，汽车油耗或温室气体排放法规是控制石油需 近些年来，随着温室气体减排的呼声越来越高
求，降低温室气体排放的有效手段之一。由于汽车 以及石油价格的不断攀升，Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 法规再次得到美
性目标值；
少在欧洲销售汽车的二氧化碳排放。在自愿协议中，
Ｓ ｉ ——第 ｉ 个车型用于销售的产量。
１．３ 罚款的计算
欧洲汽车生产商联合会（Ａ Ｃ Ｅ Ａ ）计划在 ２ ０ ０ ８ 年使 所有汽车平均 Ｃ Ｏ ２ 排放与 １ ９ ９ ５ 年相比降低 ２ ５ ％，达
2010.No.8·月刊
到 １ ４ ０ ｇ ／ ｋ ｍ 的水平；而亚洲制造商（由 Ｋ Ａ Ｍ Ａ 和
６５ ７０
ＣＯ２（ｇ／ｍｉｌｅ）
４００
３５０
３００
２５０
２０１２
２００
２０１６
３０
３５ ４０
４５ ５０ ５５ ６０
６５ ７０ 脚印（ｆｔ２）
图 ２ ２０１１～２０１６ 年轻型卡车燃料经济性目标
图 ３ ２０１２～２０１６ 年乘用车二氧化碳排放目标
2010.No.8·月刊
研
４００
究
探
３５０
讨
２０１２
乘用车及轻型卡车的 Ｃ Ｏ ２ 排放目标值是通过公 式（３ ）～（５ ）得出：
交易和转移。交易是指该信用额可以在企业直接买 卖。转移一方面是指信用额可以在企业内部的乘用
目标值 ＝ ａ（ｘ ≤ ｌ） （３） 车及轻型卡车车队间转移；另一方面在时间上，某
目标值 ＝ ｃｘ ＋ ｄ（ｌ＜ｘ ≤ ｈ） （４） 年 的 信 用 额 可 以 转 移 到 未 来 几 年 的 指 标 评 价 中 。
油老虎税（美元） １０００ １３００ １７００ ２１００ ２６００ ３０００ ３７００
Ｆ Ｅ ｉ ——第 ｉ 个车型的燃料经济性；
１ ５ ． ５ ～１ ４ ． ５
４５００
Ｓ ｉ ——第 ｉ 个车型用于销售的产量。
１ ４ ． ５ ～１ ３ ． ５
５４００
而该来自百度文库业在当年需要满足的 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 限值则由公
３５ ２０１４
２０１３ ２０１２
３０
２０１１
ｇｐｍ／ｆｔ２； ｄ ——燃料经济性目标线倾斜部分的截点参数， ｇｐｍ； ｅ ——自然对数，取 ２ ． ７ １ ８ ；
２５
Ｍ Ｉ Ｎ 、Ｍ Ａ Ｘ ——最小值、最大值函数。
２０
３５
４０
４５ ５０
５５ ６０ ６５ ７０
图 １ ２０１１～２０１６ 年乘用车燃料经济性目标
１ 美国 １．１ 美国油耗法规沿革
美国制定了世界上第一部强制性汽车油耗法规。 上世纪 ７ ０ 年代中期，中东石油危机爆发，美国从能 源安全的角度考虑，于 １ ９ ７ ５ 年颁布了能源政策和保 护法（Ｅ Ｐ Ｃ Ａ ）以降低对石油出口国的依赖。同时， 美国制定了 １ ９ ７ ８ ～１ ９ ８ ５ 年的汽车燃油经济性法规。 美国的油耗法规针对乘用车及轻型卡车，首次 提出了企业平均燃油经济性（Ｃ Ａ Ｆ Ｅ ）的评价方法。 汽车制造商在某一年度生产的所有乘用车及轻型卡 车的平均燃油经济性，应该满足当年相应的 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 限值要求。表 １ 所示是美国 Ｃ Ａ Ｆ Ｅ 法规发布以来历 年的限值要求。
１．２．１ 车型燃料经济性目标值
在新法规中，以车型的脚印面积为基础， 制定了乘用车及轻型卡车单车型所对应的燃料
式中：Ｆ Ｏ Ｏ Ｔ Ｐ Ｒ Ｉ Ｎ Ｔ ——脚印面积，ｆ ｔ ２ ； ａ ——燃料经济性目标最大值，ｍ ｐ ｇ ； ｂ ——燃料经济性目标最小值，ｍ ｐ ｇ ； ｃ ——燃料经济性目标最大与最小值的平均值所对 应的脚印，ｆ ｔ ２ ； ｄ ——燃料经济性目标从最大到最小值渐变参数，ｆｔ２； ｅ ——自然对数，取 ２ ． ７ １ ８ 。 ２ ０ １ ２ ～２ ０ １ ６ 年的乘用车及轻型卡车燃料经济性目标 值曲线是由以下公式得出：
另一方面，作为联合法规中控制温室气体排放的部 分，也确定了 ２ ０ １ ２ ～２ ０ １ ６ 年乘用车及轻型卡车单车型所 对应的 Ｃ Ｏ ２ 排放目标值，如图 ３ ～４ 所示。
目标值（ｍｐｇ）
４５
３５
２０１６
３０
２０１５ ２０１４
２０１３ ２０１２
２５ ２０１１
２０ ３５ ４０
４５ ５０
５５ ６０
能 与
美 国 油 耗 法 规 采 用 了 企 业 平 均 燃 油 经 济 性 ｚ ｌ ｅ ｒ Ｔ ａ ｘ ），表 ２ 为目前乘用车燃料经济性与油老虎
环
（Ｃ Ａ Ｆ Ｅ ）的评价方法。对于某一年度某汽车制造商 税的关系。
保
生产的所有乘用车及轻型卡车，以每辆车型相应的
表 ２ 乘用车油老虎税
目标值 ＝
１ （２）
经济性目标值。该目标值并不作为对单车型燃 料经济性的要求，而是用于计算整个企业的平
ＭＩＮ ＭＡＸ ｃ × ＦＯＯＴＰＲＩＮＴ＋ｄ —１ —１
节
ａｂ
能
与
均燃料经济性限值。图 １ ～２ 为美国 ２ ０ １ １ ～ 式中：Ｆ Ｏ Ｏ Ｔ Ｐ Ｒ Ｉ Ｎ Ｔ ——脚印面积，ｆ ｔ ２ ；
研
则联合提出了新的轻型车燃料经济性与温室气 值曲线是由以下公式得出：
究
体排放法规，目的是提高美国市场汽车的燃料 经济性水平和降低 Ｃ Ｏ ２ 排放。
１．２ 评价体系和限值
１
探
目标值 ＝ １
１
１
ｅ （ＦＯＯＴＰＲＩＮＴ－ｃ ）／ｄ
（１）
讨
— ａ
＋
ｂ—
－
—ａ
１ ＋ ｅ （ＦＯＯＴＰＲＩＮＴ－ｃ ）／ｄ